【正文】 至 40 度左右流向產(chǎn)品灌區(qū)。原料首先經(jīng)過脫硫單元將原料中硫含量降低至 10ppm 后，進(jìn)入加氫分離單元。 在萃取分離單元，自 MTBE 單元醚化碳四進(jìn)入萃取精餾塔中部，在溶劑作用下塔頂?shù)玫蕉⊥楫a(chǎn)品，萃取精餾塔塔釜液進(jìn)入到汽提塔，在汽提塔頂?shù)玫蕉∠?，塔釜溶劑返回萃取精餾塔循環(huán)使用，丁烯循環(huán)至異構(gòu)單元與其它原料一起進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)。為實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)提供了更為精確、嚴(yán)格、緊密的工藝條件，大大優(yōu)化了工藝控制條件，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。這個(gè)非常龐大的化工模擬軟件經(jīng)過近 20 多年的不斷地提高和擴(kuò)充，先后共推出了十余個(gè)版本 成為了全球公認(rèn)的通用大型化工流程模擬軟件。 利用 Aspen Plus 模擬軟件還可以自己開發(fā)一個(gè)化工流程模擬的模型，或是通過物料及其能量衡算來計(jì)算出所有流股的條件及狀態(tài)。 Aspen Plus 穩(wěn)態(tài)模擬工具含有豐富的物性數(shù)據(jù)庫，可以 處理非理想、極性高的復(fù)雜物系；以及一系列拓展的單元模型庫。 （ 3） 輸入流入股流中的化學(xué)組分 。 （ 7） 運(yùn)行并查看結(jié)果 。 (2) 設(shè)計(jì)型問題 設(shè)計(jì)型問題是一個(gè)有 較高要求的問題，同操作型問題一樣要在已知單元操作模型輸入流股參數(shù)及其設(shè)備參數(shù)（注意要留有可調(diào)的部分）和產(chǎn)品要求條件下，通過模擬計(jì)算，設(shè)計(jì)開發(fā)出一個(gè)新的工藝流程，并確定該新流程的有關(guān)內(nèi)容（結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)及進(jìn)料條件等）。這其實(shí)就是一個(gè)生產(chǎn)過程的優(yōu)化操作與控制的問題。在理想狀態(tài)下采用采清晰分割法估算理論版數(shù)與最小回流比，設(shè)定順 2丁烯為輕關(guān)鍵組分，戊烯為重關(guān)鍵組分，則比正丁烷輕的組分全從塔頂流出，比戊烯重的組分全從塔底流出。 表 32 物料衡算 計(jì)算以一摩爾進(jìn)料為標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)定塔底順 2丁烯摩爾分率不大于 %，塔頂中戊烯的摩爾分率不大于 %。 簡(jiǎn)潔法求精餾段理論板數(shù) 定義精餾段理論板數(shù) N1，以決定加料位置。人們?cè)诖罅康难芯恐邪l(fā)現(xiàn)，某些經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式中的誤差會(huì)達(dá)到 15%50%.一般情況下，塔板效率用以下公式求得： mTE ? ?? 公式 （ 319） ?? ??? iim x 公式 （ 320） 其中 m? 為平均溫差下的進(jìn)料液體粘度， 可以解得 ?TE 所以，實(shí)際塔板數(shù)： ??PN 取 35?PN 在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)大多數(shù)塔，塔板效率都達(dá)不到 ，尤其是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)操作后，塔板效率會(huì)在各種影響因素的影響下明顯下降。 第四章 脫重塔計(jì)算 Aspen Pluse 計(jì)算選擇 物性方法的選擇 選擇一個(gè)合適的物性方法對(duì)于一個(gè)模擬過程來說是非常重要的，它是決定模擬結(jié)果 的精確度和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。 Aspen Plus 內(nèi)置的物性方法主要有兩大類：狀態(tài)方程法和活度系數(shù)法。 BKl0 物性方法采用 Braun K10 的 K 值關(guān)聯(lián)式。 Radfrac是一個(gè)嚴(yán)格的用于模擬所有類型的多級(jí)氣 液精餾操作的模型，它既可以用于設(shè)計(jì)，也可以用于核算，是較為常用的一個(gè)模型。 下面先以塔設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔計(jì)算法，運(yùn)用手算數(shù)據(jù)進(jìn)行大概模擬，選用塔設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔模型 DSTWU。 (3) 輸入組分 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 44 組分 在 Selection 窗口中的對(duì)應(yīng)位置上輸入在模擬系統(tǒng)中用到的組分。分別輸齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 30 入壓力 600Kpa,氣化分率 1,和進(jìn)料量 45550kg/h。 （ 9）塔設(shè)計(jì)結(jié)果輸出 圖 411 塔設(shè)計(jì)結(jié)果輸出 此窗口輸出塔的一些基本數(shù)據(jù)，如最小回流比，實(shí)際回流比，最小理論板數(shù)，理論板數(shù)，精料班位置，再沸器，泠凝器負(fù)荷，塔底，塔頂溫度等。設(shè)定進(jìn)料股流 1，塔頂出料股物流 3，塔底出料股物流 3。此圖與圖 44 相同。此圖與圖 46相同。 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 33 圖 413 操作條件 在這個(gè)步驟中選擇塔板數(shù) 23，冷凝器為全凝 器，再沸器選擇 虹吸式再沸器 ，回流比選擇 ，塔頂質(zhì)量流出率為 41000kg/h。 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 34 圖 415 操作壓力輸入 在 Pressure 欄下需要輸入精餾塔的操作壓力，回流罐壓力 ,塔頂壓力 ，全塔壓降 。 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 35 圖 417 塔盤尺寸定義 在此選擇。 圖 416 再沸器汽化分率輸入 在 Reboiler 中輸入汽化分率 。 圖 414 進(jìn)料板位置 此處選擇塔初步設(shè)計(jì)進(jìn)料板位置值。此圖與圖 47 相同。此圖與圖 45相同。此圖與圖 43相同。 塔精確計(jì)算模擬及塔條件確定 塔精確計(jì)算模擬過程：依據(jù)塔初步設(shè)計(jì)得出的結(jié)果，進(jìn)行塔的精確計(jì)算及優(yōu)化處理。 （ 8）物料結(jié)果輸出 圖 49 物料結(jié)果輸出 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 31 圖 410 物料結(jié)果輸出 這個(gè)窗口輸出輸入組分的輸出結(jié)果，包括壓力，溫度，采出量，組分的摩爾流率，摩爾分?jǐn)?shù)，質(zhì)量流率，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 （ 5）選擇物性方法 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 46 選擇物性方法 這個(gè)窗口是物性方法設(shè)定表格，選擇 Aspen Plus 執(zhí)行模擬中要使用的基本方法，這里選擇“ PRBM”方法。 塔模擬建立 （ 1）建立精餾塔模型 圖 42 DSTWU 精餾塔模型 圖 33 是 Aspen 中的 DSTWU 初步設(shè)計(jì)精餾塔模型，設(shè)定進(jìn)料股流為 FEED，塔頂出料股流為 D,塔底出料股流為 L。 Radfrac 還可以檢測(cè)和處理游離水相或塔中的任何地方的其它第二液相。因?yàn)槭欠菢O性的物系，采用的物性方法是 PRBM。 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 41 物性選擇 針對(duì)石油混合物的性質(zhì)方法有 BKl0、 CHAO?SEA、 GRAYSON、 PENG ROB 和RK SOAVE。熱力學(xué)性質(zhì)包括：逸度系數(shù)、焓、吉布斯自由能、熵、體積等。實(shí)際塔板數(shù)的確定在 做計(jì)算。 DABFBA DBAm xx xxN,)( )(lg ]lg[ ?? 公式 （ 311） ??? DAB ??? 公式 （ 312） 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 23 )] )( [ ( ??mN 公式 （ 313） R= 查吉利蘭特圖 則 ???? R RmRX 公式 （ 314） 由吉利蘭特關(guān)聯(lián)式： XY ?? 1( ) 公式 （ 315） 11 ???? N NNY m 公式 （ 316） YNYN m??? 11= 公式 （ 317） 實(shí)際塔板數(shù) 實(shí)際塔板數(shù)為理論塔板數(shù)比上踏板效率。 ? 平均 =3 )( FWD ??? ?? 公式 （ 33） 代入數(shù)值： ?平均? 由芬斯克公式： ABWBA DBAm xx xxN ?lg ]lg[ )( )(? 公式 （ 34） 帶入數(shù)值： 餾出液 釜液 組成 摩爾分?jǐn)?shù) % 摩爾分?jǐn)?shù) % 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 反 2丁烯 1丁烯 異丁烯 異丁烷 順 2丁烯 戊烯 己烯 庚烯 辛烯 合計(jì) 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 21 )]0 0 0 )( 1 6 1 [ ( ??mN 算出 Nm= 回流比計(jì)算 計(jì)算最小回流比：運(yùn)用恩德伍德方程計(jì)算 ,露點(diǎn)進(jìn)料 q=0。 輕輕組分全從塔頂蒸出，重重組分全從塔底流出，物料計(jì)算見表 33。 表 31 進(jìn)料組成 物流號(hào) 1 組成 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1 甲烷 2 乙烷 3 丙烷 4 順 2丁烯 5 反 2丁烯 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 18 相對(duì)揮發(fā)度由 Aspen 軟件計(jì)算出各物質(zhì)飽和蒸汽壓計(jì)算而來。 原料處理，分析與計(jì)算 通過對(duì)進(jìn)料氣體組分的分析，知進(jìn)料氣組分多分離比較復(fù)雜，先進(jìn)行理想化計(jì)算即在極 限條件下的簡(jiǎn)捷法計(jì)算，采用清晰分割法為后面 Aspen 模擬計(jì)算提供初始估值。 如果生產(chǎn)工藝還沒有確定，最優(yōu)化的目標(biāo)就是要選擇一個(gè)在生產(chǎn)上可行、在技術(shù)上先進(jìn) 、在環(huán)境上友好、在經(jīng)濟(jì)上合理的最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。 Aspen Plus 功能介紹 Aspen Plus 的五 大基本功能如圖 19： 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 23 Aspen Plus 基本功能 化工系統(tǒng)模擬主要解決的問題包括三大類即：操作型、設(shè)計(jì)型和最優(yōu)化問題。 （ 5） 輸入已知進(jìn)料流股條件 。 一般來說，使用此軟件進(jìn)行一個(gè)化工流程模擬的具體步驟為： （ 1） 畫流程圖，選擇合理的單元操作模型 。 Aspen Plus 是以嚴(yán)格機(jī)理模型發(fā)家的，后來逐步發(fā)展起針對(duì)不同用場(chǎng)、不同層面的 Aspen 工程套件（ Aspen Engineering Suite，簡(jiǎn)稱 AES）產(chǎn)品系列。這些方法包括直接迭代法（ Wegstein）、正割法（ Secant）、擬牛頓法、 Broyden 法等。 方法簡(jiǎn)述 Aspen Plus 總體介紹 Aspen Plus 是非常龐大的通用化工流程模擬系統(tǒng)。近幾年來，化工模擬軟件在大、小設(shè)計(jì)單位及其他研究部門得到了空前廣泛的普及。 精制碳四在丁烯異構(gòu)化單元內(nèi)，經(jīng)過反應(yīng)和分離塔頂?shù)玫疆悩?gòu)碳四去 MTBE單元，塔底得到的輕烴作為產(chǎn)品采出。 脫重塔影響因素： （ 1） 塔壓波動(dòng)的影響； （ 2） 加料量的影響； （ 3） 加料組成的影響； （ 4） 進(jìn)料溫度的影響； （ 5） 回流量的影響； （ 6） 塔內(nèi) 上升蒸氣量的影響； （ 7） 冷劑量的影響； （ 8） 設(shè)備狀況的影響。 脫重塔系 脫重塔系作用是通過精餾分離碳四碳五組分， 產(chǎn) 品 經(jīng)過換熱達(dá)到要求后送入生產(chǎn)或產(chǎn)品單元。 齊魯工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢 業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 13 碳四液化氣價(jià)格曲線 圖 14 近期液化氣價(jià)格走勢(shì)圖 元 /噸 由圖可見，液化氣價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，在 5000～ 7000 元之間波動(dòng)，預(yù)計(jì)未來穩(wěn)中有降，尤 其是我國(guó)西部大開發(fā)戰(zhàn)略和西氣東輸工程順利實(shí)施后，石油液化氣的民用燃料市場(chǎng)將逐漸被相對(duì)廉價(jià)的管道天然